Polyurethane porous scaffolds (PPS) for soft tissue regenerative medicine applications - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Polyurethane porous scaffolds (PPS) for soft tissue regenerative medicine applications

Abstrakt

Tissue engineering requires suitable polymeric scaffolds, which act as a physical support for regenerated tissue. A promising candidate might be polyurethane (PUR) scaffold, due to the ease of the PUR properties design, which can be adjusted directly to the intended purpose. In this study, we report a successful fabrication of porous polyurethane scaffolds (PPS) using solvent casting/particulate leaching technique combined with thermally induced phase separation. The obtained PPS had comparable chemical structure to native PUR, which was con- firmed by FTIR and HNMR analyses. The performed DSC study determined a similar Tg of the obtained PPS to native PUR (-38 C). The analysis of TEM micrographs revealed that PPS had a homogenous structure. The studied PPS interactions with canola oil, distilled water, saline solution and phosphate-buffered saline after 3 months of incubation revealed that these materials have stable character in these media. The significant decrease of contact angle from 68 for native PUR to 54 for PPS was noted, as well as the decrease of mechanical properties (TSb * 1 MPa and eb * 95% of PPS were comparable to the native aorta tissue of TSb * 0.3–0.8 MPa and eb * 50–100%). Through SEM analysis, the morphology of the PPS was determined: the porosity was 87% and the pore sizes in the range of 98–492 lm. The biological studies revealed that the obtained PPS are sensitive to microorganisms such as Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli and that they are biocompatible with the 3T3 NIH cell line. In summary, the obtained PPS scaffolds may be a suitable material for soft tissue engineering like blood vessels.

Cytowania

  • 4

    CrossRef

  • 5

    Web of Science

  • 3

    Scopus

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 78 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Copyright (Springer-Verlag GmbH Germany 2017)

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:
POLYMER BULLETIN strony 1 - 23,
ISSN: 0170-0839
Język:
angielski
Rok wydania:
2017
Opis bibliograficzny:
Kucińska-Lipka J., Gubańska I., Pokrywczyńska M., Cieśliński H., Filipowicz N., Drewa T., Janik H.: Polyurethane porous scaffolds (PPS) for soft tissue regenerative medicine applications// POLYMER BULLETIN. -, (2017), s.1-23
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1007/s00289-017-2124-x
Bibliografia: test
  1. Dhandayuthapani B, Yoshida Y, Maekawa T, Kumar DS (2011) Polymeric scaffolds in tissue engineering application: a review. Int J Polym Sci Article ID 290602, p 19 otwiera się w nowej karcie
  2. Langer R, Vacanti JP (1993) Tissue engineering. Science 260(5110):920-926 otwiera się w nowej karcie
  3. Langer R, Tirell DA (2004) Designing materials for biology and medicine. Nature 428(6982):487-492 otwiera się w nowej karcie
  4. Fuchs JR, Nasseri BA, Vacanti JP (2001) Tissue engineering: a 21st century solution to surgical reconstruction. Ann Thorac Surg 72(2):577-591 otwiera się w nowej karcie
  5. Ramakrishna S, Mayer J, Wintermantel E, Leong KW (2001) Biomedical applications of polymer- composite materials: a review. Compos Sci Technol 61(9):1189-1224 otwiera się w nowej karcie
  6. Vert M (2005) Aliphatic polyesters: great degradable polymers that cannot do everything. Biomacromol 6(2):538-546 otwiera się w nowej karcie
  7. Piskin E (1994) Biodegradable polymers as biomaterials. J Biomater Sci Polym Ed 6:775-795 otwiera się w nowej karcie
  8. Ji Y, Ghosh K, Shu XZ, Li B, Sokolov JC, Prestwich GD et al (2006) Electrospun three-dimensional hyaluronic acid nanofibrous scaffolds. Biomaterials 27(20):3782-3792 otwiera się w nowej karcie
  9. Guntaillake P, Mayadunne R, Adhikari R (2006) Recent developments in biodegradable synthetic polymers. Biotechnol Ann Rev 12:301-347 otwiera się w nowej karcie
  10. Ma PX (2004) Scaffolds for tissue fabrication. Mater Today 7(5):30-40 otwiera się w nowej karcie
  11. Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H (2013) Polyurethanes modified with natural polymers for medical application. Part I. Polyurethane/chitosan and polyurethane/collagen. Polim (Polym) 58(9):678 otwiera się w nowej karcie
  12. Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H (2014) Polyurethanes modified with natural polymers for medical application. Part II. Polyurethane/gelatin, polyurethane/starch, polyurethane/cellulose. Polim (Polym) 3:195 otwiera się w nowej karcie
  13. Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H (2013) Gelatin-modified polyurethanes for soft tissue scaf- fold. Sci World J Article ID 450132, p 12 otwiera się w nowej karcie
  14. Guelcher SA (2008) Biodegradable polyurethanes: synthesis and applications in regenerative med- icine. Tissue Eng Part B 14(1):3-17 otwiera się w nowej karcie
  15. Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H, Sienkiewicz M (2015) Fabrication of polyurethane and polyurethane based composite fibers by the electrospinning technique for soft tissue engineering of cardiovascular system. Mater Sci Eng C 46:166-176 otwiera się w nowej karcie
  16. Ma PX, Zhang R (2001) Microtubular architecture of biodegradable polymer scaffolds. J Biomed Mater Res 56(4):169-477 otwiera się w nowej karcie
  17. Hutmacher DW (2001) Scaffold design and fabrication technologies for engineering tissues-state of the art and future perspectives. J Biomater Sci 12(1):107 otwiera się w nowej karcie
  18. Freed LE, Vunjak-Novakovic G (1998) Culture of organized cell communities. Adv Drug Deliv Rev 33(1-2):15-30 otwiera się w nowej karcie
  19. Janik H, Marzec M (2015) A review: fabrication of porous polyurethane scaffolds. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 48:586-591 otwiera się w nowej karcie
  20. Vasita R, Katti DS (2006) Nanofibers and their applications in tissue engineering. Int J Nanomed 1(1):15-30 otwiera się w nowej karcie
  21. Sokolsky-Papkov M, Aghashi K, Olaye A, Shakesheff K, Domb AJ (2007) Polymer carriers for drug delivery in tissue engineering. Adv Drug Deliv Rev 59(4-5):187-206 otwiera się w nowej karcie
  22. Seneker SD, Born L, Schmelzer HG, Eisenbach CD, Foscher K (1992) Diisocyanato dicyclohexyl- methane: structure/property relationships of its geometrical isomers in polyurethane elastomers. Colloid Polym Sci 270(6):553 otwiera się w nowej karcie
  23. Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H, Pokrywczynska M, Drewa T (2015) L-ascorbic acid mod- ified poly(ester urethane)s as a suitable candidates for soft tissue engineering applications. React Funct Polym 97:105-115 otwiera się w nowej karcie
  24. Silvestri A, Boffito M, Sartori S, Ciardelli G (2013) Biomimetic materials and scaffolds for myocardial tissue regeneration. Macromol Biosci 13:984-1019 otwiera się w nowej karcie
  25. Boffito M, Sartori S, Ciardelli G (2014) Polymeric scaffolds for cardiac tissue engineering: requirements and fabrication technologies. Polym Int Forthcom 63:2-11 otwiera się w nowej karcie
  26. Janik H, Marzec M (2015) A review: fabrication of porous polyurethane scaffolds. Mater Sci Eng C 48:586-591 otwiera się w nowej karcie
  27. Janik H (2005) Struktury nadcząsteczkowe i wybrane właściwości rozgałęzionych i usieciowanych poli(estro-uretanów), poli(etero-uretanów) i poli(uretano-biuretanów) formowanych reaktywnie. Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej
  28. Szelest-Lewandowska A (2003) Novel polyurethanes for medical applications. PhD Thesis, Gdansk University of Technology, Gdansk
  29. Brzeska J, Heimowska A, Sikorska W, Jasińska-Walc L, Kowalczuk M, Rutkowska M (2015) Chemical and enzymatic hydrolysis of polyurethane/polylactide blends. Int J Polym Sci 2015:795985 otwiera się w nowej karcie
  30. Roeder RK (2013) Mechanical characterization of biomaterials. In: Bandyopadhyay A, Bose S (eds) Characterization of biomaterials, chap 3. Elsevier, p 94 otwiera się w nowej karcie
  31. Wei L, Li G, Yan YD, Pradhan R, Kim JO, Quan Q (2012) Lipid emulsions as a drug delivery system for breviscapine: formulation development and optimization. Arch Pharm Res 35(6):1037-1043 otwiera się w nowej karcie
  32. Guelcher SA, Srinivasan A, Dumas JE, Didier JE, McBride S, Hollinger JO (2008) Synthesis, mechanical properties, biocompatibility and degradation of polyurethane networks from lysine polyisocyanates. Biomaterials 29:1762-1775 otwiera się w nowej karcie
  33. Cetina-Diaz SM, Chan-Chan LH, Vargas-Coronado RF, Cervantes-Uc JM, Quintana-Owen P (2014) Physicochemical characterization of segmented polyurethanes prepared with glutamine or ascorbic acid as chain extenders and their hydroxyapatite composites. J Mater Chem B 2:1966 otwiera się w nowej karcie
  34. Punnakitikashem P, Truong D, Menon JU, Nguyen KT, Hong Y (2014) Electrospun biodegradable elastic polyurethane scaffolds with dipyridamole release for small diameter vascular grafts. Acta Biomater 10:4618-4628 otwiera się w nowej karcie
  35. Nair PA, Ramesh P (2013) Electrospun biodegradable calcium containing poly(ester urethane) urea: synthesis, fabrication, in vitro degradation and biocompatybility evaluation. J Biomed Mater Res Part A 101:1876-1887 otwiera się w nowej karcie
  36. Yilgor I, Yilgor E, Guler IG, Ward TC, Wilkies GL (2006) FTIR investigation of the influence of diisocyanate symmetry on the morphology development in model segmented polyurethanes. Polymer 47:4105-4114 otwiera się w nowej karcie
  37. Guan J, Stankus JJ, Wagner WR (2006) Soft tissue scaffolds. Wiley Encyclopedia of Biomedical Engineering. Wiley-Interscience, US otwiera się w nowej karcie
  38. Pokrywczynska M, Gubanska I, Drewa G, Drewa T (2015) Application of bladder acellular matrix in urinary bladder regeneration: the state of the art and future directions. Biomed Res Int 2015:613439 otwiera się w nowej karcie
  39. Lee DK, Tsai HB (2000) Properties of segmented polyurethanes derived from different diisocyanates. J Appl Polym Sci 75:167-174 otwiera się w nowej karcie
  40. Kanapitsas A, Pissis P, Ribelles G, Pradas M, Privalko EG, Privalko VP (1999) Molecular mobility and hydration properties of segmented polyurethanes with varying structure of soft and hard-chain segments. J Appl Polym Sci 71:1209-1221 otwiera się w nowej karcie
  41. Janik H (2010) Progress in the studies of the supermolecular structure of segmented polyurethanes. Polim (Polym) 6:419 otwiera się w nowej karcie
  42. Hutmacher DW (2008) Scaffold-based bone engineering by using rapid prototyping technologies in Virtual and Rapid manufacturing. In: Bartolo JB (ed) Advanced research in virtual and rapid pro- totyping. Taylor & Francis Group, New York, p 65 otwiera się w nowej karcie
  43. Middleton JC, Tipton AJ (2000) Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices. Bioma- terials 21(23):2335-2346 otwiera się w nowej karcie
  44. Bose S, Roy M, Bandyopadhyay A (2012) Recent advances in bone tissue engineering scaffolds. Trend Biotechnol 30(10):546-554 otwiera się w nowej karcie
  45. Liu X, Chen W, Gustafson CT, Miller AL, Waletzki BE (2015) Tunable tissue scaffolds fabricated by in situ crosslink phase separation system. RSC Adv 5:100824 otwiera się w nowej karcie
  46. Leon CA, Leon Y (1998) New perspectives in mercury porosimetry. Adv Colloid Interface Sci 76-77:341-372
  47. Brauker JH, Carr-Brendel VE, Martinson LA, Crudele J, Johnston WD, Johnson RC (1995) Neo- vascularization of synthetic membranes directed by membrane micro architecture. J Biomed Mater Res 29:1517-1524 otwiera się w nowej karcie
  48. Klawitter JJ, Hulbert SF (1971) application of porous ceramics for the attachment of load-bearing internal orthopedic applications. J Biomed Mater Res A Symp 2:161-168 otwiera się w nowej karcie
  49. Yang S, Leong KF, Du Z, Chua CK (2001) The design of scaffolds for use in tissue engineering- part I: traditional factors. Tissue Eng 7(6):679-689 otwiera się w nowej karcie
  50. Whang K, Healy KE, Elenz DR, Nam EK, Tsai DC, Thomas CH et al (1999) Engineering bone regeneration with bioabsorbable scaffolds with novel microarchitecture. Tissue Eng 5(1):35-51 otwiera się w nowej karcie
  51. Yannas IV, Lee E, Orgill DP, Skrabut EM, Murphy GF (1989) Synthesis and characterization of a model extracellular matrix that induces partial regeneration of adult mammalian skin. Proc Natl Acad Sci USA 86(3):933-937 otwiera się w nowej karcie
  52. Salgado AJ, Coutinho OP, Reis RL (2004) Bone tissue engineering: state of the art and future trends. Macromol Biosci 4(8):743-765 otwiera się w nowej karcie
  53. Nair LS, Laurencin CT (2007) Biodegradable polymers as biomaterials. Progr Polym Sci 32(8-9):762-798 otwiera się w nowej karcie
  54. Anseth KS, Bowman CN, Brannon-Peppas L (1996) Mechanical properties of hydrogels and their experimental determination. Biomaterials 17(17):1647-1657 otwiera się w nowej karcie
  55. Moghe PV, Berthiaume F, Ezzel RM, Toner M, Tompkins RG, Yarmush ML (1996) Culture matrix configuration and composition in the maintenance of hepatocyte polarity and function. Biomaterials 17(3):373-385 otwiera się w nowej karcie
  56. Rayan PL, Foty RA, Kohn J, Steinberg MS (2001) Tissue spreading on implantable substrates is a competitive outcome of cell-cell vs cell-substrate adhesivity. Proc Natl Acad Sci USA 98(8):4323-4327 otwiera się w nowej karcie
  57. Ingber DE (2002) Mechanical signalling and the cellular response to extracellular matrix in angio- genesis and cardiovascular physiology. Circ Res 91(10):877-887 otwiera się w nowej karcie
  58. Wagenseil JE, Mecham RP (2009) Vascular extracellular matrix and arterial mechanics. Physiol Rev 89(3):957-989 otwiera się w nowej karcie
  59. Holzapfel GA (2000) Biomechanics of soft tissue. Comput Biomech 7 otwiera się w nowej karcie
  60. Akhtar R, Sherratt MJ, Cruickshank JK, Derby B (2011) Characterizing the elastic properties of tissues. Mater Today 14(3):96-105 otwiera się w nowej karcie
  61. Han DK, Park KD, Ryu GH, Kim UY, Min BG, Kim YH (1996) Plasma protein adsorption to sulfonated poly(ethylene oxide)-grafted polyurethane surface. J Biomed Mater Res 30:23-30 otwiera się w nowej karcie
  62. Desai NP, Hubbel JA (1991) Biological responses to polyethylene oxide modified polyethylene terephthalate surfaces. J Biomed Mater Res 25:829-843 otwiera się w nowej karcie
  63. Morton LHG, Surman SB (1994) Biofilms in biodeterioration-a review. Int Biodeter Biodegr 32:203-221 otwiera się w nowej karcie
  64. Hoskins C, Cheng WP (2013) Hydrophobic drug solubilisation in Fundamentals of pharmaceutical nanoscience. In: Uchegbu I, Schatzlein AG, Cheng WP, Lalotsa A (eds) 14 edn, Springer, NY, p 386 otwiera się w nowej karcie
  65. Karchin A, Simonovsky FI, Ratner BD, Sanders JE (2011) Melt electrospinning of biodegradable polyurethane scaffolds. Acta Biomater 7(9):3277-3284 otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 80 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi